10kV配網(wǎng)架空線路及桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)探究

陳孟斌

摘要：10kV配網(wǎng)處于電力系統(tǒng)的末端，同廣大用戶距離較近，是電力系統(tǒng)中相對關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。配網(wǎng)建設(shè)施工過程中最關(guān)鍵的是要進(jìn)行架空線路設(shè)計(jì)與桿塔地基設(shè)計(jì)，積極優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，夯實(shí)桿塔基礎(chǔ)。文章探究了10kV配網(wǎng)架空線路及桿塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：10kV配網(wǎng)；架空線路；桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；電力系統(tǒng)；配網(wǎng)結(jié)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM752 文章編號：1009-2374（2016）34-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.012

用戶用電需求的上升，對供電提出了全新的要求，只有積極優(yōu)化配網(wǎng)設(shè)計(jì)，提高架空線路設(shè)計(jì)水平，牢固桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，才能從整體上實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，配網(wǎng)的安全性、可靠性才能得到保證。

1 10kV線路優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 配網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

10kV配網(wǎng)線路優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，第一步要科學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)網(wǎng)點(diǎn)，為了達(dá)到分區(qū)域供電的目標(biāo)，可以采用網(wǎng)格狀配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，從而控制相同區(qū)域內(nèi)配網(wǎng)重復(fù)架設(shè)的現(xiàn)象，主接線可以嘗試閉環(huán)接線、開環(huán)運(yùn)行的架構(gòu)形態(tài)，采用這一配網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)能夠有效增強(qiáng)各個(gè)電源的聯(lián)系互動(dòng)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)供電。在此基礎(chǔ)上科學(xué)選配環(huán)網(wǎng)設(shè)備，例如柱上設(shè)置分段斷路器、設(shè)計(jì)自動(dòng)化接口，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化故障隔離。

1.2 環(huán)網(wǎng)供電方式

10kV配網(wǎng)架空線路適合選擇環(huán)網(wǎng)供電方式，環(huán)網(wǎng)供電能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化轉(zhuǎn)供電，而且當(dāng)前線路絕緣水平不斷提高，配網(wǎng)故障也不斷減少。要盡量采用智能化設(shè)備，以就地保護(hù)的方式將故障隔開，發(fā)揮環(huán)網(wǎng)的故障轉(zhuǎn)移與自動(dòng)化恢復(fù)供電的功能，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的均衡布局與調(diào)整，提高電氣設(shè)備等的使用效率，提高環(huán)網(wǎng)線路的運(yùn)行水平，減少故障發(fā)生率。所謂的環(huán)網(wǎng)供電，其最顯著的原理體現(xiàn)在通過智能技術(shù)來查找故障，科學(xué)定位故障，再進(jìn)行就地保護(hù)，并有效隔離故障，減少故障停電范圍。環(huán)網(wǎng)供電模式下，需要對線路進(jìn)行特殊優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)線路的設(shè)計(jì)特點(diǎn)來對應(yīng)選擇設(shè)備，對配網(wǎng)線路進(jìn)行分段處理，控制因?yàn)榫€路故障問題導(dǎo)致的斷電現(xiàn)象或者科學(xué)安排分段數(shù)目，為用戶提供更加健全、到位的供電服務(wù)。線路分段要遵循科學(xué)的思路，要確保線路的長度大致相等，負(fù)荷能夠均衡分布，每一段服務(wù)的用戶數(shù)量大致相當(dāng)。

1.3 完善配網(wǎng)自動(dòng)化

提高配網(wǎng)自動(dòng)化水平，才能有效提高供電服務(wù)質(zhì)量，供電企業(yè)必須認(rèn)識到配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的必要性，從各個(gè)方面入手，加強(qiáng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)。例如提高變電站自動(dòng)化水平，逐步達(dá)到數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、處理等的自動(dòng)化，開關(guān)控制、監(jiān)督等的自動(dòng)化，提高饋線自動(dòng)化水平，通過線路的自動(dòng)化操控、監(jiān)測等達(dá)到饋線的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.4 線路導(dǎo)線的合理選擇

線路的電阻大小將影響線損，因此必須科學(xué)設(shè)計(jì)線路導(dǎo)線截面，通過控制電阻二控制線損。對于10kV配網(wǎng)來說，由于同用戶的距離較近，可以嘗試擴(kuò)大導(dǎo)線截面尺寸來控制其電阻，從而控制線路的負(fù)面損耗。表1為不同導(dǎo)線截面電阻的差價(jià)關(guān)系統(tǒng)計(jì)表。

通過查看表1可以看出，要想有效控制線損就必須從導(dǎo)線截面入手，通過控制導(dǎo)線截面，來減少線路的電能損耗，從而維護(hù)供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，減少由于線損過大而出現(xiàn)的低效益問題，同時(shí)控制導(dǎo)線截面也能延長其使用壽命，控制由于線路頻繁更換而增加的成本。

2 桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

2.1 承受荷重設(shè)計(jì)

桿塔地基是桿塔的基礎(chǔ)部分，是整個(gè)桿塔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，其承重能力關(guān)系到桿塔整體安全，桿塔的荷重來自于多方面，例如風(fēng)力、各種線路，如絕緣子、避雷設(shè)備等的豎向荷重，同時(shí)在設(shè)立桿塔與線路架設(shè)過程中也將出現(xiàn)安裝荷重，這是由于避雷線以及周圍導(dǎo)線之間出現(xiàn)重力不平衡的問題所致，由此帶來了巨大的重力，甚至可能形成沖擊力。

實(shí)際的桿塔地基設(shè)計(jì)與施工過程中必須提前對桿塔地基需要承受的一切載荷力、作用力等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算，在得出科學(xué)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上再對應(yīng)設(shè)計(jì)桿塔基礎(chǔ)，這樣才能從根本上確保桿塔地基質(zhì)量。

2.2 桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的問題分析

桿塔基礎(chǔ)在實(shí)際的設(shè)計(jì)施工過程中可能會遭受多種不良因素的影響，出現(xiàn)多種問題，例如塔基不牢、基礎(chǔ)不穩(wěn)、地基下沉、混凝土斷裂等，甚至可能帶來?xiàng)U塔倒塌等故障，結(jié)合以往的施工經(jīng)歷，應(yīng)該重點(diǎn)從以下方面引起注意：

第一，桿塔倒塌與斷線。過大的風(fēng)力可能導(dǎo)致線路斷裂，桿塔地基設(shè)計(jì)與施工中必須事先進(jìn)行風(fēng)載荷預(yù)測與統(tǒng)計(jì)，以風(fēng)載荷為基礎(chǔ)來科學(xué)設(shè)計(jì)桿塔地基，并在實(shí)際的施工中采取特別措施來抵御風(fēng)力襲擊。當(dāng)前，配網(wǎng)桿塔地基設(shè)計(jì)通常依賴于安全總系數(shù)法，事實(shí)上這一方法具有局限性，不能徹底適應(yīng)桿塔地基所面臨的多種影響因素，對此可以嘗試將其同分項(xiàng)系數(shù)法配合使用，以提高桿塔地基的牢固度。

第二，特殊自然與地理環(huán)境的干擾。桿塔工程如果處于軟土質(zhì)，桿塔地基的牢固度則將面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，這就需要設(shè)計(jì)者在達(dá)到最基本的桿塔地基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，同時(shí)對桿塔的傾斜度、沉降度等做出特殊的設(shè)計(jì)與安排或者通過土層置換、軟土加固等方式來改善桿塔基礎(chǔ)所處環(huán)境，以提高桿塔地基牢固度。

2.3 抗風(fēng)加固桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

沿海地區(qū)桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要考慮到海風(fēng)、臺風(fēng)侵襲問題，此地區(qū)桿塔基礎(chǔ)則要重點(diǎn)進(jìn)行抗風(fēng)加固設(shè)計(jì)。可以嘗試安裝防風(fēng)拉線達(dá)到桿塔抗風(fēng)加固的目的。

對于安裝防風(fēng)拉線的電桿，電桿埋深應(yīng)不低于表2的要求。不滿足要求時(shí)，需加固基礎(chǔ)。

防風(fēng)拉線應(yīng)采用鍍鋅鋼絞線，拉線截面不小于35mm2。拉線與電桿的夾角宜采用45°，如受地形限制，可適當(dāng)減少，但不應(yīng)小于30°。跨越道路的拉線，對路面中心的垂直距離不應(yīng)小于6m，對路面的垂直距離不應(yīng)小于4.5m，拉樁桿的傾斜角宜采用10°～20°。鋼筋混凝土電桿的拉線從導(dǎo)線之間穿過時(shí)，必須裝設(shè)拉線絕緣子或采取其他絕緣措施，拉線絕緣子距地面不應(yīng)小于2.5m。拉線棒的直徑不應(yīng)小于16mm。拉線棒應(yīng)熱鍍鋅。單回路線路防風(fēng)拉線選用LP6型拉盤，拉盤埋深不小于1.6m。雙回路線路防風(fēng)拉線選用LP8型拉盤，拉盤埋深不小于1.8m。

2.4 塔基優(yōu)化選型與科學(xué)設(shè)計(jì)

第一，基礎(chǔ)開挖型式的選擇。根據(jù)桿塔所處的地質(zhì)條件、地基環(huán)境等來優(yōu)選地基型式，例如：根據(jù)地基形狀、尺寸等選擇掏挖型式，如果客觀條件限制無法大開挖，則可以嘗試灌注樁，掏挖的原理在于提高地基承載力，維護(hù)桿塔地基的穩(wěn)定性，從而保護(hù)桿塔良好的抗拔性能。要盡量控制所挖掘土石方量，掏挖施工通常更適合于高海拔的地質(zhì)條件，適應(yīng)范圍相對有限。

第二，坡體桿塔地基施工。配網(wǎng)實(shí)際架設(shè)過程中要經(jīng)過各種地形區(qū)，例如：坡體地形、梯田等，不同高度坡體之間存在某種高差，對此則應(yīng)引入高低腿來有效平衡，對塔腿級差需要進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。

如果桿塔地基設(shè)計(jì)達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，以及由于多方因素的干擾，導(dǎo)致主柱不能再上升時(shí)，則應(yīng)該對短腿基面進(jìn)行開方處理，調(diào)整桿塔4個(gè)塔腿的長短，彼此間形成差異，從而更好地適應(yīng)各類地形條件、達(dá)到安全施工要求，具體如圖1所示：

如果桿塔途經(jīng)山地環(huán)境，塔基通常應(yīng)設(shè)置于山頂、坡體等部位，此時(shí)如果依然選擇大開挖模式，則將增加開挖量，開挖范圍大、基坑的施工量也較大，最主要的是山體內(nèi)巖石復(fù)雜，且腐蝕風(fēng)化后可能變質(zhì)受損，同時(shí)山體巖體表面將有一層質(zhì)地較硬的外覆層，對此則應(yīng)選擇原狀態(tài)土地基，例如巖石錨桿地基、巖石嵌固地基等，因?yàn)檫@些地基的選擇能夠控制開挖量，而且可以切實(shí)發(fā)揮優(yōu)良的力學(xué)優(yōu)勢，確保桿塔的抗拔能力，能夠控制施工過程中模板用量，有效穩(wěn)定牢固塔基。

3 結(jié)語

10kV配網(wǎng)架空線路與桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而又艱巨的任務(wù)，架空線路的設(shè)計(jì)需要考慮到故障自動(dòng)隔離的問題，要采用先進(jìn)的供電方式，同時(shí)強(qiáng)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提高配網(wǎng)運(yùn)行水平、加大對桿塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)力度、提高桿塔的設(shè)計(jì)水平、牢固桿塔地基，為配網(wǎng)系統(tǒng)提供一個(gè)堅(jiān)實(shí)的地基基礎(chǔ)，提高架空線路的運(yùn)行水平。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）